專(zhuān)利名稱(chēng)：筆形光學(xué)鼠標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，更具體地涉及一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，該光學(xué)鼠標(biāo)使用一個(gè)操作與光的傳輸路徑和距離無(wú)關(guān)的光學(xué)系統(tǒng)，以便該光學(xué)系統(tǒng)的操作與根據(jù)反射表面定義的角度無(wú)關(guān)。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)中，鼠標(biāo)與鍵盤(pán)一起作為輸入設(shè)備被廣泛使用。對(duì)于常規(guī)的半球狀圓屋頂形光學(xué)鼠標(biāo)或滾輪鼠標(biāo)，其結(jié)構(gòu)和形狀所導(dǎo)致的許多問(wèn)題，在最近的使用過(guò)程中已經(jīng)被注意到。為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)開(kāi)始致力于提供一種具有公眾所熟悉的筆形結(jié)構(gòu)的鼠標(biāo)。
圖1是解釋傳統(tǒng)的筆形光學(xué)鼠標(biāo)操作原理的示意圖。
參考圖1，從包含在筆形光學(xué)鼠標(biāo)中的光發(fā)射單元中發(fā)出的光經(jīng)反射表面反射，然后在以順序的方式通過(guò)聚光鏡和成像單元后入射到圖像傳感器，從而在圖像傳感器上形成圖像。圖示的筆形光學(xué)鼠標(biāo)提供了當(dāng)聚光鏡的頂部受壓時(shí)用于敲擊的按鈕。然而，聚光鏡的這種受壓導(dǎo)致了聚光鏡或成像單元焦距的變化?；谶@個(gè)原因，聚焦在圖像傳感器上的圖像不能保持在最佳的狀態(tài)。為此目的，傳統(tǒng)的筆形光學(xué)鼠標(biāo)一般地被配置成具有長(zhǎng)焦距，以便保證聚焦的圖像處于或多或少的可識(shí)別狀態(tài)。然而，在這種情況下，根據(jù)結(jié)構(gòu)和性能設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)有許多局限性。特別是，對(duì)于傳感器的位置和光學(xué)系統(tǒng)所占用的空間有局限性，因此將鼠標(biāo)的功能設(shè)置按鈕安置在想要的位置是不可能的。為了解決這樣的問(wèn)題，可以使用壓力傳感器代替功能設(shè)置按鈕。然而，在這種情況下，有各種各樣的不便，因?yàn)槭褂谜弑仨毟鶕?jù)他的觸感來(lái)確定壓力傳感器的受壓。同時(shí)，考慮到使用鼠標(biāo)時(shí)便利，這種筆形光學(xué)鼠標(biāo)必須有能夠讓使用者舒適地抓住鼠標(biāo)的形狀和尺寸(厚度)。在簡(jiǎn)單地使用鏡頭的筆形結(jié)構(gòu)的情況下，像傳統(tǒng)的筆形鼠標(biāo)一樣，然而，提供使用者想要的形狀和尺寸(厚度)的鼠標(biāo)是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，所述鼠標(biāo)通過(guò)使用具有新結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)減少了傳統(tǒng)筆形光學(xué)鼠標(biāo)在使用方面帶來(lái)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，所述鼠標(biāo)與反射表面的角度無(wú)關(guān)，從而可以被可靠地使用。
根據(jù)可以實(shí)現(xiàn)上述目的的一種實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)用于根據(jù)使用反射光探測(cè)到的其移動(dòng)在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器想要的位置上顯示指針或光標(biāo)，所述光學(xué)鼠標(biāo)包括筆形鼠標(biāo)體；安裝在鼠標(biāo)體一端的透明的光學(xué)尖端部件；安裝在鼠標(biāo)體內(nèi)的照明單元，用于通過(guò)光學(xué)尖端部件把光照射到安置在鼠標(biāo)體外面的反射表面上，所述照明單元包括光發(fā)射器，用于傳導(dǎo)從光發(fā)射器發(fā)射的光的光纖，以及安置在光纖輸出端的棱鏡；安裝在鼠標(biāo)體中的聚光鏡，用于允許從反射表面反射的光從中通過(guò)；光纖束，用于傳導(dǎo)光束通過(guò)聚光鏡；成像單元，用于接收光纖束發(fā)出的光，從而形成圖像；圖像傳感器，用于接收成像單元輸出的光，將接收到的光轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)圖像傳感器輸出的電信號(hào)分析輸入到圖像傳感器中的反射表面的圖案信息，根據(jù)所分析的圖案信息探測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和距離，并將關(guān)于移動(dòng)方向和距離的信息傳輸給計(jì)算機(jī)主體。
根據(jù)可以實(shí)現(xiàn)上述目的的另一種實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，用于根據(jù)使用反射光探測(cè)到的其移動(dòng)在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器想要的位置上顯示指針或光標(biāo)，所述光學(xué)鼠標(biāo)包括筆形鼠標(biāo)體；安裝在鼠標(biāo)體一端的透明的光學(xué)尖端部件；安裝在鼠標(biāo)體中的照明單元，用于將光照射到安置于鼠標(biāo)體外面的反射表面上，該照明單元包括光發(fā)射器、用于傳導(dǎo)從光發(fā)射器中發(fā)射的光的光纖、以及安置于光纖輸出端的棱鏡；安裝在鼠標(biāo)體中的聚光鏡，用于讓反射表面反射的光經(jīng)由光學(xué)尖端部件通過(guò)其中；光纖束，用于傳導(dǎo)光通過(guò)聚光鏡；成像單元，用于接收光纖束輸出的光，從而形成圖像；圖像傳感器，用于接收成像單元輸出的光，將接收到的光轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)圖像傳感器輸出的電信號(hào)分析輸入到圖像傳感器中的反射表面的圖案信息，根據(jù)所分析的圖案信息探測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和距離，并將關(guān)于移動(dòng)方向和距離的信息傳輸給計(jì)算機(jī)主體。
根據(jù)可以實(shí)現(xiàn)上述目的的又一種實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，用于根據(jù)使用反射光探測(cè)到的其移動(dòng)，在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器想要的位置上顯示指針或光標(biāo)，所述光學(xué)鼠標(biāo)包括筆形鼠標(biāo)體；旋轉(zhuǎn)地安裝在鼠標(biāo)體一端的球，所述球在其表面具有圖案；安裝在鼠標(biāo)體中的照明單元，用于將光照射到球上，該照明單元包括光發(fā)射器、用于傳導(dǎo)從光發(fā)射器中發(fā)射的光的光纖、以及安置于光纖輸出端的棱鏡；安裝在鼠標(biāo)體中的聚光鏡，用于允許從球反射的光通過(guò)其中；光纖束，用于引導(dǎo)光通過(guò)聚光鏡；成像單元，用于接收光纖束輸出的光，從而形成圖像；圖像傳感器，用于接收成像單元輸出的光，將接收到的光轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)圖像傳感器輸出的電信號(hào)分析輸入到圖像傳感器中的球表面圖案信息，根據(jù)所分析的圖案信息探測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和距離，并將關(guān)于移動(dòng)方向和距離的信息傳輸給計(jì)算機(jī)主體。
在上面所述的每一種實(shí)施方式中，光發(fā)射器可以包括發(fā)光二極管。
在上面所述的每一種實(shí)施方式中，所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)可以進(jìn)一步包括用于執(zhí)行滾動(dòng)功能的滾輪按鈕傳感器，所述的滾輪按鈕傳感器包括安裝在鼠標(biāo)體側(cè)壁上形成的開(kāi)口內(nèi)的滾輪，這樣使得該滾輪可以繞著它的軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)滾輪在鼠標(biāo)體向外的方向上從開(kāi)口部分的突出，所述滾輪具有軸向延伸的貫穿滾輪厚度方向的多個(gè)通孔，所述通孔圓周地排列，安裝在鼠標(biāo)體中的光發(fā)射器，用于將光照射到滾輪上，以及用于接收光發(fā)射器通過(guò)滾輪的相應(yīng)的通孔發(fā)射的光束的光學(xué)傳感器，從而探測(cè)滾輪的旋轉(zhuǎn)方向和角度。可選擇地，所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)可以進(jìn)一步包括用于實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能的接觸按鈕傳感器，所述接觸按鈕傳感器包括安裝在鼠標(biāo)體側(cè)壁上的透明按鈕，這樣使得抓住鼠標(biāo)的使用者的手指可以接觸到該按鈕；安裝在鼠標(biāo)體中的光發(fā)射器，用于通過(guò)透明按鈕將光照射到接觸到透明按鈕的使用者的手指上；光纖，用于接收從使用者的手指反射后通過(guò)透明按鈕的光，并傳導(dǎo)反射光到達(dá)位置傳感器，該位置傳感器用于根據(jù)經(jīng)由光纖接收到的光信息，探測(cè)使用者手指的動(dòng)作。
在上面所述的每一種實(shí)施方式中，所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)可以進(jìn)一步包括第一點(diǎn)擊按鈕用于感知光學(xué)尖端部件的受壓，當(dāng)所述第一點(diǎn)擊按鈕感知到光學(xué)尖端部件受壓時(shí)該第一點(diǎn)擊按鈕被單擊；以及第二點(diǎn)擊按鈕安裝到鼠標(biāo)體的外部表面，使得當(dāng)使用者用手指壓迫時(shí)該按鈕被點(diǎn)擊。在這種情況下，所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)可以進(jìn)一步包括用于實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能的滾輪按鈕傳感器，所述滾輪按鈕傳感器包括安裝在鼠標(biāo)體側(cè)壁上形成的開(kāi)口內(nèi)的滾輪，這樣使得該滾輪可以繞著它的軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)該滾輪在鼠標(biāo)體向外的方向上從開(kāi)口部分地突出，該滾輪具有軸向延伸的貫穿滾輪的厚度方向的多個(gè)通孔，所述通孔圓周地排列，該滾輪總是用彈簧來(lái)壓迫，使得它在受壓時(shí)總是逆著彈簧的彈力向內(nèi)收縮進(jìn)鼠標(biāo)體，依靠彈簧的彈力可以從鼠標(biāo)體中向外伸出，以使它返回到其初始狀態(tài)，安裝在鼠標(biāo)體中的光發(fā)射器，用于將光照射到滾輪上，以及光學(xué)傳感器，用于接收光發(fā)射器通過(guò)滾輪相應(yīng)的通孔的光束，從而探測(cè)滾輪的旋轉(zhuǎn)方向和角度。當(dāng)滾輪受壓時(shí)所述第一點(diǎn)擊按鈕被安排(arranged)點(diǎn)擊?？蛇x擇地，所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)可以進(jìn)一步包括用于實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能的接觸按鈕傳感器，所述接觸按鈕傳感器包括安裝在鼠標(biāo)體側(cè)壁上的透明按鈕，使得該透明按鈕可以被使用者抓住鼠標(biāo)的手指觸到，該透明按鈕總是用彈簧來(lái)壓迫，使得它在受壓時(shí)總是逆著彈簧的彈力向內(nèi)收縮進(jìn)鼠標(biāo)體，并且依靠彈簧的彈力可以從鼠標(biāo)體中向外伸出，以使它返回到其初始狀態(tài)；安裝在鼠標(biāo)體中的光發(fā)射器，用于通過(guò)透明按鈕將光照射到觸到鼠標(biāo)按鈕的使用者的手指上；光纖用于接收從使用者的手指反射后通過(guò)透明按鈕的光，并傳導(dǎo)反射光到達(dá)位置傳感器，所述位置傳感器用于根據(jù)經(jīng)由光纖接收到的光信息，探測(cè)使用者手指的動(dòng)作。當(dāng)透明按鈕受壓時(shí)所述的第一點(diǎn)擊按鈕被安排(arranged)點(diǎn)擊。


結(jié)合附圖閱讀如下的詳細(xì)說(shuō)明后，本發(fā)明的上述目的，以及其它特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中圖1是解釋傳統(tǒng)筆形光學(xué)鼠標(biāo)操作原理的示意圖；以及圖2A到圖4是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方式分別地舉例所述筆形光鼠的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參考附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式詳細(xì)描述。
圖2A到2F是分別描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的筆形光學(xué)鼠標(biāo)的視圖。
參考圖2A到2C，根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)包括鼠標(biāo)體110，跟它連在一起的光學(xué)尖端部件120，第一和第二點(diǎn)擊按鈕131和132，滾輪按鈕傳感器140或接觸按鈕傳感器，照明單元150，聚光鏡161，光纖束162，成像單元163，圖像傳感器170，以及微型計(jì)算機(jī)(未顯示)，所有這些部件都安裝在鼠標(biāo)體110中。
鼠標(biāo)體110具有筆形形狀，筆是公眾所熟悉的書(shū)寫(xiě)設(shè)備。因?yàn)楸景l(fā)明的鼠標(biāo)具有這樣的筆形形狀，即使在使用鼠標(biāo)后使用者也不會(huì)感覺(jué)到疲勞。
而且，鼠標(biāo)可以被使用者方便地?cái)y帶，并且即使在狹窄的空間里也可以很容易地使用，而且具有與精確畫(huà)圖或書(shū)寫(xiě)工作或書(shū)寫(xiě)斜體字母相關(guān)聯(lián)的卓越性能。
光學(xué)尖端部件120由透明材料制成。該光學(xué)尖端部件120被安裝總是用彈簧來(lái)推動(dòng)，使得它受壓時(shí)總是逆著反射表面反抗彈簧的彈力向內(nèi)移動(dòng)進(jìn)鼠標(biāo)體110，并且當(dāng)壓力被釋放時(shí)依靠彈簧的彈力從鼠標(biāo)體110中向外移動(dòng)，以使它返回到初始狀態(tài)。該光學(xué)尖端部件120用支持器(未顯示)來(lái)支撐以使它不會(huì)側(cè)向移動(dòng)。
相當(dāng)于傳統(tǒng)鼠標(biāo)的左鍵的第一點(diǎn)擊按鈕131，它安裝在鼠標(biāo)體110內(nèi)，這樣使得光學(xué)尖端部件120向鼠標(biāo)體110內(nèi)部移動(dòng)時(shí)該按鈕被點(diǎn)擊。相當(dāng)于傳統(tǒng)鼠標(biāo)的右鍵點(diǎn)擊按鈕的第二點(diǎn)擊按鈕132，安裝在鼠標(biāo)體110的外表面，使得它受到來(lái)自使用者手指按壓時(shí)被點(diǎn)擊。通常，第一點(diǎn)擊按鈕131的點(diǎn)擊操作也可能使用彈簧。可選擇地，可以用壓力傳感器來(lái)代替彈簧。在這種情況下，該壓力傳感器感知光學(xué)尖端部件120的壓力，從而使得第一點(diǎn)擊按鈕131被點(diǎn)擊。
參考圖2D結(jié)合圖2B，滾輪按鈕傳感器140包括滾輪141，光發(fā)射器142，光學(xué)傳感器143，以至實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能。
滾輪141具有多個(gè)軸向延伸貫穿滾輪141厚度的沿圓周排列的通孔。滾輪141安裝在鼠標(biāo)體110側(cè)壁上形成的開(kāi)口內(nèi)，使得它可以繞軸旋轉(zhuǎn)，并且沿著向外的方向從鼠標(biāo)體110的開(kāi)口部分地突出。光發(fā)射器142安裝在鼠標(biāo)體110的內(nèi)部，用于將光照射到滾輪141上。光學(xué)傳感器143接收分別地通過(guò)滾輪141通孔的光束，并且分別地將接收到的光束轉(zhuǎn)化成具有不同相位的電信號(hào)。根據(jù)電信號(hào)，光學(xué)傳感器143探測(cè)滾輪141的旋轉(zhuǎn)方向和角度。除了它的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)外，滾輪141也被配置為總是用彈簧來(lái)推動(dòng)，使得它在受壓時(shí)總是逆著彈簧的彈力向內(nèi)收縮進(jìn)鼠標(biāo)體110內(nèi)部，并且依靠彈簧的彈力從鼠標(biāo)體110中向外伸出，以便使它返回到初始狀態(tài)。滾輪141也可以被配置用來(lái)當(dāng)它受壓向內(nèi)移動(dòng)進(jìn)鼠標(biāo)體110內(nèi)時(shí)，點(diǎn)擊第一點(diǎn)擊按鈕131，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，該功能對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)鼠標(biāo)的左側(cè)點(diǎn)擊按鈕被點(diǎn)擊所實(shí)現(xiàn)的功能。
同時(shí)，在使包含在滾輪傳感器140中的滾輪141的尺寸小型化方面有局限性。這個(gè)限制阻礙了筆形光學(xué)鼠標(biāo)的小型化。因此，可以采用能實(shí)現(xiàn)與滾輪按鈕傳感器140有相同滾動(dòng)功能的接觸按鈕傳感器。
參考圖2E結(jié)合圖2A，接觸按鈕傳感器180包括透明按鈕181，光發(fā)射器182，光纖(未顯示)以及位置傳感器183。
透明傳感器181安裝在鼠標(biāo)體110的側(cè)壁上，使得它能夠被抓住鼠標(biāo)的使用者的手指接觸。光發(fā)射器182安裝在鼠標(biāo)體110的內(nèi)部，用于將光通過(guò)透明按鈕181照射到觸到透明按鈕181的使用者的手指上。光纖接收從使用者手指反射后通過(guò)透明按鈕181的光，并傳導(dǎo)反射光到達(dá)位置傳感器183。位置傳感器183根據(jù)經(jīng)由光纖接收到的光信息探測(cè)使用者手指的動(dòng)作。透明按鈕181被配置為總是用彈簧來(lái)推動(dòng)，使得它在受壓時(shí)總是逆著彈簧的彈力向鼠標(biāo)體110的內(nèi)部收縮，并且依靠彈簧的彈力從鼠標(biāo)體110中向外伸出，以使它返回到初始狀態(tài)。透明按鈕181也可以被配置為用來(lái)在它因受壓而向鼠標(biāo)體110內(nèi)部移動(dòng)時(shí)點(diǎn)擊第一點(diǎn)擊按鈕131，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，所述功能對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)鼠標(biāo)的左側(cè)點(diǎn)擊按鈕被點(diǎn)擊所實(shí)現(xiàn)的功能。
因?yàn)槭褂谜叩氖种干嫌兄讣y，從使用者手指上反射的光具有特定的脈沖波形。這種特定的脈沖波形具有與接觸透明按鈕181的手指的移動(dòng)方向一致的特定相位。因此，接觸按鈕傳感器180可以通過(guò)探測(cè)脈沖波形的相位來(lái)確定手指的滾動(dòng)方向。
第一點(diǎn)擊按鈕131，第二點(diǎn)擊按鈕132，滾輪141和透明按鈕181和傳統(tǒng)鼠標(biāo)的相應(yīng)部件用相同的方式操作。也就是說(shuō)，本發(fā)明的筆形光學(xué)鼠標(biāo)可以通過(guò)將光學(xué)尖端部件120壓到反射表面上或用使用者的手指壓下滾輪141或是透明按鈕181，在顯示屏上選擇想要的圖標(biāo)，然后按下第二點(diǎn)擊按鈕132，從而在顯示屏上顯示一個(gè)彈出菜單窗口，以至允許使用者選擇彈出菜單上顯示的功能。當(dāng)然，通過(guò)使用滾輪141或是透明按鈕181垂直滾動(dòng)顯示屏上顯示的圖像是可能的。
再次參考圖2A到2C，照明單元150的功能是通過(guò)光學(xué)尖端部件120將光照射到安置在鼠標(biāo)體110外部的反射表面上。為了該功能，所述照明單元150包括光發(fā)射器151、用于傳導(dǎo)從光發(fā)射器151發(fā)出的光的光纖152、以及安置在光纖152輸出端的棱鏡153。對(duì)于光發(fā)射器151，可以使用發(fā)光二極管或電致(electro)發(fā)光元件。
具有上面描述的結(jié)構(gòu)的光學(xué)鼠標(biāo)通過(guò)圖像傳感器170讀取從照明單元150發(fā)射出后，經(jīng)具有不規(guī)則圖案的反射表面不規(guī)則地反射的光，從而探測(cè)反射表面的不規(guī)則圖案。用這樣的方法，光學(xué)鼠標(biāo)測(cè)量感知到的由于它的移動(dòng)造成的不規(guī)則圖案的變化，從而測(cè)量它的移動(dòng)方向和距離。
圖2F圖示了筆形光學(xué)鼠標(biāo)在光以不同角度入射到反射表面上的應(yīng)用實(shí)例，例如，分別地為一般的紙片如復(fù)印紙或桌子表面。圖2F中的圖(1)顯示了光以大入射角度入射到反射表面上的情況，而圖2F中的圖(2)顯示了光以小入射角度入射到反射表面上的情況。參考圖2F，可以看出圖像傳感器在小入射角時(shí)可以更加準(zhǔn)確地識(shí)別反射表面的不規(guī)則圖案，因?yàn)樵谛∪肷浣菚r(shí)接收光的區(qū)域比大入射角度時(shí)小，使得反射入射光的不規(guī)則圖像的數(shù)量減少。
為此目的，在根據(jù)本發(fā)明舉例的實(shí)施方式的所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)中，照明單元150被安置，使得當(dāng)光學(xué)鼠標(biāo)相對(duì)于反射表面形成40到70°的角度時(shí)從它發(fā)出的光以14到21°的入射角入射到反射表面上。
再次參考圖2A到2C，照射到反射表面上的光從反射表面上反射，從而光進(jìn)入鼠標(biāo)體110。其后，光依次通過(guò)聚光鏡161，光纖束162，以及成像單元163，然后到達(dá)圖像傳感器170。
聚光鏡161用于使進(jìn)入鼠標(biāo)體110的光很好地會(huì)聚到光纖束162中。光纖束162根據(jù)它的圖像傳導(dǎo)特性將通過(guò)聚光鏡161的無(wú)畸變的光傳輸?shù)匠上駟卧?63。所述成像單元163包括用于將光纖束發(fā)出的光精確地聚焦到圖像傳感器170上的成像鏡頭。所述光纖束162用支撐部件分別固定地安裝在聚光鏡161和在其相對(duì)一端上的成像單元163上，為了能夠穩(wěn)定地傳導(dǎo)光入射到其上。
結(jié)合相關(guān)技術(shù)如上所述，傳統(tǒng)的筆形光學(xué)鼠標(biāo)在測(cè)量指針或光標(biāo)的坐標(biāo)值時(shí)存在問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)?shù)谝稽c(diǎn)擊按鈕根據(jù)光學(xué)尖端部件的受壓被點(diǎn)擊時(shí)從反射表面到圖像傳感器的距離發(fā)生變化。根據(jù)本發(fā)明，然而，精確測(cè)量指針或光標(biāo)的坐標(biāo)值是可能的。也就是說(shuō)，盡管光學(xué)尖端部件120受壓時(shí)從反射表面到圖像傳感器170的直線(xiàn)距離改變，但是光纖束162的長(zhǎng)度不變。光纖束162容易彎曲，因?yàn)樗侨嵝缘?。因此，光纖束162不受反射表面與圖像傳感器170之間距離變化的影響。這樣，可以準(zhǔn)確地測(cè)量指針或光標(biāo)的坐標(biāo)值。
圖像傳感器170接收從成像單元163發(fā)出的光，并將接收到的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。對(duì)于所述的圖像傳感器170，可以使用CMOS傳感器或電荷耦合器件(CCD)。使用CMOS傳感器，優(yōu)勢(shì)在于該CMOS傳感器可以與微型計(jì)算機(jī)一起封裝到單一芯片里。微型計(jì)算機(jī)(未顯示)分析輸入到圖像傳感器170中的關(guān)于反射表面不規(guī)則圖案的信息，根據(jù)圖像傳感器170輸出的電信號(hào)，從而識(shí)別鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和距離。然后該微型計(jì)算機(jī)將所識(shí)別的信息發(fā)送到與其相連的計(jì)算機(jī)(未顯示)上。
同時(shí)，成像單元163和圖像傳感器170可以具有互相準(zhǔn)直的光軸。可選擇地，成像單元163可能包括反射鏡，以及成像鏡頭，為了將折射光入射到其上。在這種情況下，圖像傳感器170的安置用于接收折射光。考慮到光學(xué)鼠標(biāo)的尺寸和厚度，可以適當(dāng)?shù)剡x擇成像單元163和圖像傳感器170的光學(xué)排列。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方式舉例的筆形光學(xué)鼠標(biāo)的示意圖。
根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方式所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)包括鼠標(biāo)體，以及光學(xué)尖端部件、點(diǎn)擊按鈕、滾輪按鈕傳感器或接觸按鈕傳感器、照明單元、聚光鏡、光纖束、成像單元、圖像傳感器和微型計(jì)算機(jī)，所有這些部件都安裝在鼠標(biāo)體中。除了照明單元和聚光鏡的安裝位置，該筆形光學(xué)鼠標(biāo)與第一種實(shí)施方式中的鼠標(biāo)具有相同的結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于相同地配置的元件不再給出進(jìn)一步描述。
參考圖3結(jié)合圖2A，根據(jù)本實(shí)施方式所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)的照明單元150如此安裝是為了使其照明光可以不經(jīng)過(guò)光學(xué)尖端部件120而直接照射到反射表面上。聚光鏡161安裝在光學(xué)尖端部件120中，這樣使得從反射表面反射的光從光學(xué)尖端部件120中發(fā)出后可以通過(guò)其中。在這種實(shí)施方式中，照明單元150被安置成使得所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)與反射表面成40度到70度的角度，來(lái)自照明單元151的照射光以14度到20度的入射角入射到反射表面上。光纖束162用支撐部件分別固定地安裝在聚光鏡161和在其相對(duì)一端上的成像單元163上。
根據(jù)本實(shí)施方式上面描述的排列，因?yàn)楣鈱W(xué)圖像從直接接觸反射表面的光學(xué)尖端部件120的尖端輸入到圖像傳感器170，所以只要在光學(xué)尖端部件120的尖端不存在側(cè)向移動(dòng)，即使該筆形光學(xué)鼠標(biāo)與反射表面之間的角度或多或少的改變，指針或光標(biāo)的位置或焦距并不發(fā)生變化。這樣，該筆形光學(xué)鼠標(biāo)可以具有增強(qiáng)的精確性來(lái)使用。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式以示意性的目的公開(kāi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠意識(shí)到在不背離在附加權(quán)利要求中公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和精神的條件下，各種變化，添加和替換是可行的。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三種實(shí)施方式舉例的筆形光學(xué)鼠標(biāo)的示意圖。
根據(jù)本發(fā)明的第三種實(shí)施方式所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)包括鼠標(biāo)體，以及球、點(diǎn)擊按鈕、滾輪按鈕傳感器或接觸按鈕傳感器、照明單元、聚光鏡、光纖束、成像單元、圖像傳感器和微型計(jì)算機(jī)，所有這些部件都安裝在鼠標(biāo)體中。該筆形光學(xué)鼠標(biāo)與第一種實(shí)施方式具有相同的結(jié)構(gòu)，除了它包括一個(gè)球，代替了光學(xué)尖端部件，以便在照明單元的出射光照射該區(qū)域的位置，并且聚光鏡的安裝位置也和第一種實(shí)施方式中不同。因此，對(duì)于相同的結(jié)構(gòu)不再給出進(jìn)一步的描述。
參考圖4結(jié)合圖2A，所述球210在其表面具有特定的圖案。該球210安裝在鼠標(biāo)體110的一端，這樣使得它可旋轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，球210旋轉(zhuǎn)地安置在對(duì)應(yīng)于第一種實(shí)施方式中光學(xué)鼠標(biāo)里光學(xué)尖端部件120的位置上。
照明單元150的安裝使得它將光照射到所述的球210上。與第一種實(shí)施方式類(lèi)似，該照明單元150包括光發(fā)射器151，用于傳導(dǎo)發(fā)自光發(fā)射器151的光的光纖152，以及安裝在光纖152輸出端的棱鏡153。
聚光鏡161被安置，這樣使得從球210的表面反射的光通過(guò)其中。光纖束162用支撐部件分別固定地安裝在聚光鏡161和在其相對(duì)一端的成像單元163上。
根據(jù)本實(shí)施方式以上所描述的排列，當(dāng)所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)移動(dòng)接觸到某個(gè)表面時(shí)安裝在鼠標(biāo)體110一端的球210旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，圖像傳感器170通過(guò)聚光鏡161，光纖束162，以及成像單元163識(shí)別形成在球210表面上的圖案。根據(jù)所識(shí)別的球的圖案，探測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向是可能的。在這種情況下，只要球210旋轉(zhuǎn)就能探測(cè)所述鼠標(biāo)的移動(dòng)方向。因此，優(yōu)勢(shì)在于該光學(xué)鼠標(biāo)可以可靠地使用，與根據(jù)反射表面定義的角度無(wú)關(guān)。
工業(yè)實(shí)用性從上述描述顯然可知，根據(jù)本發(fā)明，使用光學(xué)系統(tǒng)以及在該鼠標(biāo)中定義的光學(xué)傳播路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)筆形光學(xué)鼠標(biāo)是可能的，該光學(xué)系統(tǒng)被配置用于通過(guò)光纖束而不受反射表面到包含在鼠標(biāo)體中的圖像傳感器之間的距離的影響傳輸光，所以它完成了較好的與光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的圖像傳輸功能，從而能夠?qū)⒕哂袃?yōu)良圖像質(zhì)量的圖像傳輸給圖像傳感器。
根據(jù)本發(fā)明，從直接與反射表面接觸的光學(xué)尖端部件的尖端輸入圖像到圖像傳感器是可能的。因此，甚至當(dāng)所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)相對(duì)反射表面形成的角度或多或少改變時(shí)鼠標(biāo)指針或光標(biāo)的位置或焦距都不變。結(jié)果，使用具有增強(qiáng)的精確性的所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)是可能的。
此外，所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)可能包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)地安裝在鼠標(biāo)體一端具有特殊圖案的球。在這種情況下，根據(jù)來(lái)自該球的反射光，探測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向是可能的。這樣，該筆形光學(xué)鼠標(biāo)可以被可靠地使用，與根據(jù)反射表面定義的角度無(wú)關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，所述鼠標(biāo)用于根據(jù)使用反射光探測(cè)的其移動(dòng)，在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器期望的位置上顯示指針或光標(biāo)，所述筆形光學(xué)鼠標(biāo)包括筆形鼠標(biāo)體；安裝在所述鼠標(biāo)體一端的透明的光學(xué)尖端部件；安裝在所述鼠標(biāo)體中的照明單元，用于通過(guò)所述光學(xué)尖端部件將光照射到安置在所述鼠標(biāo)體外側(cè)的反射表面上，該照明單元包括光發(fā)射器、傳導(dǎo)光發(fā)射器所發(fā)出的光的光纖、以及安置在光纖輸出端的棱鏡；安裝在所述鼠標(biāo)體中的聚光鏡，用于允許所述反射表面反射的光通過(guò)其中；光纖束，用于傳導(dǎo)光通過(guò)所述聚光鏡；成像單元，用于接收光纖束發(fā)出的光，從而形成圖像；圖像傳感器，用于接收成像單元輸出的光，將接收到的光轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)圖像傳感器輸出的電信號(hào)分析輸入到圖像傳感器中的反射表面的圖案信息，根據(jù)所分析的圖案信息探測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和距離，并將關(guān)于移動(dòng)方向和距離的信息傳輸給計(jì)算機(jī)主體。
2.一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，所述鼠標(biāo)用于根據(jù)使用反射光探測(cè)到的其移動(dòng)，在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器期望的位置上顯示指針或光標(biāo)，所述光學(xué)鼠標(biāo)包括筆形鼠標(biāo)體；安裝在鼠標(biāo)體一端的透明的光學(xué)尖端部件；安裝在鼠標(biāo)體中的照明單元，用于將光照射到安置于鼠標(biāo)體外面的反射表面上，該照明單元包括光發(fā)射器、用于傳導(dǎo)從光發(fā)射器中發(fā)射的光的光纖、以及安置于光纖輸出端的棱鏡；安裝在鼠標(biāo)體中的聚光鏡，用于讓反射表面反射的光經(jīng)由光學(xué)尖端部件通過(guò)其中；光纖束，用于傳導(dǎo)光通過(guò)聚光鏡；成像單元，用于接收光纖束輸出的光，從而形成圖像；圖像傳感器，用于接收成像單元輸出的光，將接收到的光轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)圖像傳感器輸出的電信號(hào)分析輸入到圖像傳感器中的反射表面的圖案信息，根據(jù)所分析的圖案信息探測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和距離，并將關(guān)于移動(dòng)方向和距離的信息傳輸給計(jì)算機(jī)主體。
3.一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)，所述鼠標(biāo)用于根據(jù)使用反射光探測(cè)到的其移動(dòng)，在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器想要的位置上顯示指針或光標(biāo)，所述光學(xué)鼠標(biāo)包括筆形鼠標(biāo)體；旋轉(zhuǎn)地安裝在鼠標(biāo)體一端的球，該球在其表面具有圖案；安裝在鼠標(biāo)體中的照明單元，用于將光照射到球上，所述照明單元包括光發(fā)射器、用于傳導(dǎo)從光發(fā)射器中發(fā)射的光的光纖、以及安置于光纖輸出端的棱鏡；安裝在鼠標(biāo)體中的聚光鏡，用于允許從球反射的光通過(guò)其中；光纖束，用于引導(dǎo)光通過(guò)聚光鏡；成像單元，用于接收光纖束輸出的光，從而形成圖像；圖像傳感器，用于接收成像單元輸出的光，將接收到的光轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；以及微型計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)圖像傳感器輸出的電信號(hào)分析輸入到圖像傳感器中的球表面圖案信息，根據(jù)所分析的圖案信息探測(cè)鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和距離，并將關(guān)于移動(dòng)方向和距離的信息傳輸給計(jì)算機(jī)主體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，其中光發(fā)射器包括發(fā)光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，其中成像單元和圖像傳感器分別地具有互相準(zhǔn)直的光軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，其中成像單元被安置成使得它折射所接收的到達(dá)其上的光；以及圖像傳感器被安置成使得它接收從成像單元折射的光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，還包括第一點(diǎn)擊按鈕，用于感知光學(xué)尖端部件的受壓，當(dāng)所述第一點(diǎn)擊按鈕感知到光學(xué)尖端部件受壓時(shí)該第一點(diǎn)擊按鈕被點(diǎn)擊；以及第二點(diǎn)擊按鈕，其安裝到鼠標(biāo)體的外部表面，使得當(dāng)該按鈕被使用者的手指壓迫時(shí)該按鈕被點(diǎn)擊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，還包括滾輪按鈕傳感器，用于實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能，該滾輪按鈕傳感器包括安裝在鼠標(biāo)體側(cè)壁上形成的開(kāi)口內(nèi)的滾輪，使得該滾輪繞著它的軸可旋轉(zhuǎn)，并且該滾輪在鼠標(biāo)體向外的方向上從開(kāi)口部分地突出，該滾輪具有軸向延伸的貫穿滾輪厚度方向的圓周排列的多個(gè)通孔；安裝在鼠標(biāo)體中的光發(fā)射器，用于將光照射到滾輪上；以及光學(xué)傳感器，用于接收從光發(fā)射器通過(guò)滾輪的相應(yīng)的通孔的光束，從而探測(cè)滾輪的旋轉(zhuǎn)方向和角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，還包括滾輪按鈕傳感器，用于實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能，該滾輪按鈕傳感器包括安裝在鼠標(biāo)體側(cè)壁上形成的開(kāi)口內(nèi)的滾輪，使得該滾輪繞著它的軸可旋轉(zhuǎn)，并且該滾輪在鼠標(biāo)體向外的方向上從開(kāi)口部分地突出，該滾輪具有軸向延伸的貫穿滾輪厚度方向的圓周排列的多個(gè)通孔，該滾輪總是用彈簧來(lái)壓迫，使得它在受壓時(shí)總是逆著彈簧的彈力向內(nèi)收縮進(jìn)鼠標(biāo)體，并且依靠彈簧的彈力可以從鼠標(biāo)體中向外伸出，以使它返回到其初始狀態(tài)；安裝在鼠標(biāo)體中的光發(fā)射器，用于將光照射到滾輪上；以及光學(xué)傳感器，用于接收光發(fā)射器通過(guò)滾輪的相應(yīng)的通孔的光束，從而探測(cè)滾輪的旋轉(zhuǎn)方向和角度，其中當(dāng)滾輪受壓時(shí)所述的第一點(diǎn)擊按鈕被安排點(diǎn)擊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，還包括接觸按鈕傳感器，用于實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能，該接觸按鈕傳感器包括安裝在鼠標(biāo)體側(cè)壁上的透明按鈕，使得該透明按鈕可以被抓住鼠標(biāo)的使用者的手指觸到；安裝在鼠標(biāo)體中的光發(fā)射器，用于通過(guò)透明按鈕將光照射到觸到鼠標(biāo)按鈕的使用者的手指上；光纖，用于接收從使用者的手指反射后通過(guò)透明按鈕的光，并傳導(dǎo)反射光到達(dá)位置傳感器；以及位置傳感器，用于根據(jù)經(jīng)由光纖接收到的光信息探測(cè)使用者手指的動(dòng)作。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，還包括接觸按鈕傳感器，用于實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)功能，該接觸按鈕傳感器包括安裝在鼠標(biāo)體側(cè)壁上的透明的按鈕，使得抓住鼠標(biāo)的使用者的手指可以觸到該按鈕，該透明按鈕總是用彈簧來(lái)壓迫，這樣使得它在受壓時(shí)總是逆著彈簧的彈力向內(nèi)收縮進(jìn)鼠標(biāo)體，并且依靠彈簧的彈力可以從鼠標(biāo)體中向外伸出，以使它返回到其初始狀態(tài)；安裝在鼠標(biāo)體中的光發(fā)射器，用于通過(guò)透明按鈕將光照射到觸到鼠標(biāo)按鈕的使用者的手指上；光纖，用于接收從使用者的手指反射后通過(guò)透明按鈕的光，并傳導(dǎo)反射光到達(dá)位置傳感器；以及位置傳感器，用于根據(jù)經(jīng)由光纖接收到的光信息探測(cè)使用者手指的動(dòng)作；其中當(dāng)透明按鈕受壓時(shí)所述的第一點(diǎn)擊按鈕被安排點(diǎn)擊。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的筆形光學(xué)鼠標(biāo)，其中，照明單元被安置成使得當(dāng)光學(xué)鼠標(biāo)相對(duì)于反射表面形成40到70°的角度時(shí)從它發(fā)出的光以14到21°的入射角入射到反射表面上。
全文摘要
公開(kāi)了一種筆形光學(xué)鼠標(biāo)。這種光學(xué)鼠標(biāo)分別在照明光的光路上有光纖，在反射光的光路中有光纖束。這種光學(xué)鼠標(biāo)的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與光路和光程無(wú)關(guān)，表現(xiàn)出好的圖像傳輸特性，可傳遞好的圖像到圖像傳感器。圖像通過(guò)光學(xué)尖端的末端輸入圖像傳感器，在該末端圖像直接與一個(gè)反射表面接觸，這樣增加了光學(xué)鼠標(biāo)的精確性，因?yàn)殡m然筆形光學(xué)鼠標(biāo)與反射表面之間的角度改變但是鼠標(biāo)指針的位置或焦距不變。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1703665SQ03825504
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者姜秉根 申請(qǐng)人:瓦屋技術(shù)公司